Лабораторная работа № 7 ИССЛЕДОВАНИЕ УПРАВЛЯЕМЫХ ТИРИСТОРНЫХ

ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ

Цель работы

1.Ознакомление с регулировочными характеристиками однофазного (двухполупериодного) тиристорного выпрямителя, работающего на активно- индуктивную нагрузку.

2.Ознакомление со схемами управления тиристорными выпрямителями.

3.Ознакомление с работой ключа (регулятора) переменного напряжения.

Описание лабораторной установки

Снятие регулировочных характеристик однофазного двухполупериодного управляемого тиристорного выпрямителя производится по схеме с выводом нулевой точки трансформатора, которая представлена на рис. 7.1. На этом же рисунке показана система управления тиристорами.

Рис. 7.1. принципиальная схема лабораторной установки

Нагрузкой выпрямителя в схеме служат резистор RH и дроссель LH. Наблюдение осциллограмм производится на экране электронного

осциллографа.

В двухполупериодной схеме выпрямителя на тиристорах с выводом нулевой точки трансформатора в качестве выпрямительных элементов используются управляемые тиристоры VS1 и VS2. Катодs тиристоров объединены в общую точку и соединены с нагрузкой, а аноды присоединены

25

к концам вторичных обмоток III и III' силового трансформатора T1 с выведенной средней точкой.

С вторичных обмоток трансформатора Т1 относительно средней точки, снимаются два противофазных напряжения.

Подавая на управляющий электрод тиристора импульс с некоторой задержкой, можно регулировать среднее значение тока и напряжения в цепи нагрузки.

Нагрузка выпрямителя подключается между общей точкой катодов тиристоров и средней точкой трансформатора. В данной схеме исследуется выпрямитель с двумя видами нагрузки:

–активной (резистор RH)*,

–активно-индуктивной (резистор RH и индуктивность LH).

Схема управления тиристорами состоит из: статического фазовращателя, состоящего из сопротивлений RФ и конденсатора C1, ограничительных диодов VD1, VD2, VD3, VD4, усилителей формирователей на транзисторах VT1 и VT2, дифференцирующих цепей на базе R5, C2 и R6, C3.

Статический фазовращатель представляет собой мостовую схему, двумя плечами которой являются обмотки IV и V трансформатора T1, а два других плеча состоят из активного сопротивления RФ и ёмкости C1.

При изменении величины активного сопротивления RФ изменяется по фазе напряжение с выхода обмоток IV и V.

На входы усилителей-формирователей VT1 и VT2 поочередно приходит отрицательная полуволна синусоидального напряжения от фазовращателя. Положительная полуволна ограничивается диодами VD1, VD2.

Транзисторы работают в режиме насыщения. После дифференцирования положительные импульсы напряжения подаются на управляющие электроды тиристоров VS1, VS2.

Отрицательные импульсы шунтируются диодами-ограничителями VD3, VD4. Напряжение управления тиристорами должно отставать по фазе от анодного напряжения. В этом случае тиристор будет закрыт с момента подачи положительного анодного напряжения до подачи управляющего напряжения. Запаздывание зажигания оценивается углом регулирования α.

Угол в общем случае может быть определён по формуле:

α = – 2arctg(RωC)

где R – активное сопротивление RФ в плече моста; С – конденсатор C1. Зависимость среднего значения напряжения в цепи нагрузки от угла

регулирования α является регулировочной характеристикой выпрямителя. При активной нагрузке α = 0 и напряжение холостого хода на выходе

однофазного выпрямителя

Ud 0 = 2π 2 U2 ≈0,9U2

При управлении моментом включения тиристоров (α > 0) ток в нагрузке прерывистый и среднее значение выпрямленного напряжения

26

Когда в цепи нагрузки включено большое индуктивное сопротивление ωLd, кривая тока будет непрерывной, так как энергия, запасённая в индуктивности дросселя в проводящую часть периода, будет достаточной для поддержания тока в непроводящую часть периода до момента включения следующего тиристора.

В реальных схемах часть энергии, накопленная в индуктивности дросселя, расходуется в активном сопротивлении цепи. Поэтому при больших углах управления наступают разрывы в кривой тока id и напряжения

Ud.

При активно-индуктивной нагрузке в кривой выпрямленного напряжения Ud имеются отрицательные площадки за счёт того, что ЭДС самоиндукции, возникающая в дросселе, частично компенсирует отрицательное напряжение трансформатора и создает положительный потенциал на аноде тиристора; тиристор продолжает пропускать ток частично и в отрицательную часть периода, при этом среднее значение выпрямленного напряжения уменьшается.

Среднее значение выпрямленного напряжения при управлении определяется из уравнения:

Ud =Ud 0 cosα

Регулировочная характеристика Ud = f(α) при активно-индуктивной нагрузке проходит ниже такой же характеристики, снятой при активной нагрузке, за счёт появления отрицательных площадок к кривой Ud.

Порядок выполнения работы

1.Включить сетевой автомат QF.

2.Снять регулировочную характеристику двухполупериодного управляемого

выпрямителя Ud = f(α). 2.1. При активной нагрузке.

Установить переключатель S2 в положение “RH”. Изменяя угол α, по показаниям приборов постоянного тока V1 и A1 снять регулировочную характеристику при активной нагрузке. Результаты занести в табл. 7.1.

Посмотреть и зарисовать в масштабе кривые напряжения и тока нагрузки.

2.2. При активно-индуктивной нагрузке.

Установить переключатель S2 в положение “RHLH”. Произвести действия аналогично п. 2.1., снять регулировочную характеристику. Результаты занести в табл. 7.1.

Посмотреть и зарисовать в масштабе кривые напряжения и тока нагрузки.

3. Вычислить зависимость коэффициента пульсации напряжения q от угла нагрузки. Результаты расчётов занести в табл. 7.1.

27

Содержание отчёта

1.Регулировочные характеристики Ud = f(α) при активной и активно- индуктивной нагрузке.

2.Осциллограммы токов и напряжений.

3.Зависимость q = f(α).

4.Выводы по полученным результатам.

Вопросы для самопроверки

1.Принцип действия тиристора.

2.Достоинства схем регулирования напряжения с помощью управления моментом включения тиристоров.

3.Зависимость среднего значения выпрямленного напряжения от угла α при активной и активно-индуктивной нагрузке выпрямителя.

4.Пределы регулирования выпрямленного напряжения при активной и активно-индуктивной нагрузках.

5.Объясните осциллограммы Ud и id при разных видах нагрузки и α = 0° и α = 90°.

28